中國信通院張海懿：依托QIIA等產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟平臺，加快量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展

12月25日消息（南山）12月22日，在“2024中國信通院ICT深度觀察報告會主論壇”期間，中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所所長張海懿接受媒體采訪，分享了對量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的見解，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的進(jìn)展。

張海懿介紹，量子信息技術(shù)將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向，是培育未來產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建新質(zhì)生產(chǎn)力、推動高質(zhì)量發(fā)展的重要方向之一。近年來，全球主要國家量子信息戰(zhàn)略布局進(jìn)一步加強(qiáng)，量子計算、量子通信、量子測量三大領(lǐng)域科研與技術(shù)創(chuàng)新持續(xù)活躍，應(yīng)用探索與產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育受到多方重視。

中國信通院近年來，每年公開發(fā)布《量子信息技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究報告》。本次會議同期發(fā)布本年度研究報告，針對量子信息領(lǐng)域總體發(fā)展現(xiàn)狀、熱點(diǎn)和趨勢等方面有更詳細(xì)的闡述，可供業(yè)界參考。

量子計算多路線并行，還在探索階段

當(dāng)前，在量子計算領(lǐng)域，超導(dǎo)、離子阱、光量子、中性原子、硅半導(dǎo)體、金剛石色心和拓?fù)涞绕叽笾饕夹g(shù)路線并行發(fā)展，現(xiàn)階段整體上依然處于中等規(guī)模含噪聲量子處理器階段，量子糾錯已驗證糾錯盈虧平衡點(diǎn)，其中超導(dǎo)技術(shù)路線是有望率先實(shí)現(xiàn)量子糾錯和突破殺手級應(yīng)用的“種子選手”之一，中性原子路線今年在多條技術(shù)路線競爭中異軍突起，可控量子物理比特數(shù)量已超1000，與超導(dǎo)路線并駕齊驅(qū)，有望成為一匹“黑馬”?？傮w來說，量子處理器硬件性能水平，距離實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？扇蒎e通用量子計算還有很大差距，未來仍需業(yè)界長期艱苦努力攻關(guān)。

近年來量子計算應(yīng)用探索廣泛開展，但目前尚未在實(shí)用化問題中展現(xiàn)出有現(xiàn)實(shí)意義的量子計算優(yōu)越性，仍處于原理性與可行性驗證的探索階段。未來要實(shí)現(xiàn)量子計算“殺手級”應(yīng)用，加快構(gòu)建國家級量子計算云平臺是提升探索能力和培育產(chǎn)業(yè)生態(tài)的重要途經(jīng)，基礎(chǔ)核心是進(jìn)一步提升量子處理器的硬件性能。以超導(dǎo)路線為例，在相干操控比特數(shù)達(dá)數(shù)百位規(guī)模，邏輯門保真度達(dá)99.9%以上時，有望在運(yùn)算復(fù)雜度和精度要求不高的組合優(yōu)化等場景中率先實(shí)現(xiàn)落地。

量子通信還需探索、拓展應(yīng)用場景

量子通信領(lǐng)域主要關(guān)注的方向包括量子密鑰分發(fā)（QKD）、量子隱形傳態(tài)（QT）等，其他一些技術(shù)方案如量子安全直接通信（QSDC）等也在進(jìn)一步發(fā)展。

在產(chǎn)品及應(yīng)用方面，QKD基于量子態(tài)光信號傳輸和后處理，實(shí)現(xiàn)對稱密鑰生成，具有理論協(xié)議安全性，已有商用化產(chǎn)品，目前進(jìn)入初步實(shí)用化階段。QT基于糾纏分發(fā)和貝爾態(tài)測量，實(shí)現(xiàn)量子態(tài)信息傳輸，是實(shí)現(xiàn)量子信息網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，處于科研探索階段，尚未實(shí)用化。

在新技術(shù)研究探索方面，近年來QKD新型協(xié)議系統(tǒng)研究和星地傳輸實(shí)驗持續(xù)活躍，商用系統(tǒng)的工程化水平提升有限，而QT在糾纏制備、操控和存儲中繼等方面尚無重大突破。

在未來發(fā)展趨勢來看，基于QKD的量子保密通信應(yīng)用場景有限，需要進(jìn)一步提升產(chǎn)品性能指標(biāo)和工程化水平，探索和拓展有效應(yīng)用場景，才能破解產(chǎn)業(yè)發(fā)展困境，同時后量子加密（PQC）是值得關(guān)注的發(fā)展方向。另外，結(jié)合QT等技術(shù)的量子信息網(wǎng)絡(luò)（QIN）是未來融合發(fā)展演進(jìn)方向，已成為量子通信領(lǐng)域科研競爭主賽道，歐美在量子通信領(lǐng)域重點(diǎn)布局推動QIN的技術(shù)研究、原型驗證和組網(wǎng)試驗等工作，近年來取得多項重要進(jìn)展，我國需加快推動相關(guān)技術(shù)研究探索。

量子測量應(yīng)用領(lǐng)域分散，需加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)推動力

量子測量基于對微觀粒子系統(tǒng)的操控進(jìn)行傳感測量，在精度、靈敏度和穩(wěn)定性等方面帶來數(shù)量級提升，具有技術(shù)方向多元、應(yīng)用場景豐富、產(chǎn)業(yè)化前景明確的特點(diǎn)，相關(guān)技術(shù)方向包括用于新一代PNT（定位/導(dǎo)航/授時）的光學(xué)原子鐘、光學(xué)時頻傳輸、原子陀螺儀與重力儀，以及用于高靈敏度檢測與目標(biāo)識別的光量子雷達(dá)、磁場精密測量、物質(zhì)痕量檢測等。

從技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，量子時頻基準(zhǔn)、磁力計、重力儀等逐步從實(shí)驗室走向商用化，部分方向?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品迭代；量子慣導(dǎo)和目標(biāo)識別等處于技術(shù)萌芽期，距離產(chǎn)品化較遠(yuǎn)。

從未來主要或潛在應(yīng)用場景來看，國防軍工、航空航天、定位導(dǎo)航、地質(zhì)/資源勘測和生物醫(yī)療等眾多行業(yè)領(lǐng)域都將與量子測量技術(shù)相關(guān)。

從技術(shù)產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢來看，量子測量技術(shù)整體處于實(shí)驗室研發(fā)和原機(jī)型攻關(guān)階段，如何從走出實(shí)驗室在工程化應(yīng)用場景中實(shí)現(xiàn)落地，樣機(jī)整體能力指標(biāo)如何滿足實(shí)際場景中全方位應(yīng)用需求，仍需進(jìn)一步探索和突破，同時量子測量應(yīng)用領(lǐng)域分散，單一領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)模有限，產(chǎn)業(yè)推動力有待加強(qiáng)。

中國信通院的量子信息相關(guān)工作進(jìn)展

張海懿介紹，中國信通院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所主要承擔(dān)量子信息領(lǐng)域的研究工作，始終秉持“國家高端專業(yè)智庫，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展平臺”的發(fā)展定位，著力加強(qiáng)政府支撐、技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究、標(biāo)準(zhǔn)制定、測試驗證、產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等多方面的工作。

在政府支撐方面，信通院長期支撐工信部、網(wǎng)信辦、發(fā)改委、科技部、財政部等主管部門量子信息領(lǐng)域的技術(shù)咨詢與政策規(guī)劃并取得積極成效，同時支撐工信部通信科技委組建量子信息技術(shù)專家咨詢組。

在技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究方面，近10年持續(xù)承擔(dān)量子計算、量子通信和量子測量技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究課題，研判分析量子信息技術(shù)發(fā)展趨勢、熱點(diǎn)問題、應(yīng)用前景和產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑等。2018年起，連續(xù)發(fā)布《量子信息技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究報告》白皮書 、《量子計算發(fā)展態(tài)勢研究報告》藍(lán)皮報告等研究成果，成為管理部門和業(yè)界重要參考。

在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，在ITU-T推動成立網(wǎng)絡(luò)量子信息技術(shù)焦點(diǎn)組（FG-QIT4N）和量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)組（JCA-QKDN），聯(lián)合牽頭制定國際標(biāo)準(zhǔn)多項。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在TC578牽頭完成多項量子計算研究課題，牽頭制定量子計算云平臺等國家標(biāo)準(zhǔn)，參與量子測量領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)研制；CCSA-ST7牽頭推動量子通信標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，制定我國首個量子信息行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

在測試驗證方面，在國內(nèi)率先構(gòu)建基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信技術(shù)實(shí)驗驗證平臺和產(chǎn)品檢測體系能力，組織完成我國首個多廠家量子保密通信系統(tǒng)選型驗證測試，量子保密通信國家廣域一期工程技術(shù)驗證，同步開展量子直接通信、量子隨機(jī)數(shù)生成等新型技術(shù)驗證研究與樣機(jī)產(chǎn)品測評。另外，布局開展量子計算基準(zhǔn)測評體系研究，初步構(gòu)建量子計算云平臺功能性能測試驗證能力，開展多廠家量子計算云平臺能力分級與測評探索等。

在產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育方面，在工信部指導(dǎo)下，推動成立量子信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（QIIA），加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研交流合作。持續(xù)開展量子信息技術(shù)應(yīng)用案例征集、量子保密通信產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)驗證測評、量子計算云平臺能力分級、量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)安全性評級等研究與活動 。組織開展第一屆量子信息技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新大賽，組織開展QIIA聯(lián)盟的開放實(shí)驗室和先導(dǎo)示范中心兩類協(xié)同創(chuàng)新平臺建設(shè)等。

張海懿最后強(qiáng)調(diào)，我國高度重視量子信息領(lǐng)域發(fā)展，近年來取得一系列重要進(jìn)展，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同和產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等工作也逐步得到重視。為加快推進(jìn)我國量子信息領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展，我認(rèn)為未來需要依托QIIA等產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟平臺，在加快關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、保障自主供給能力、加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同、推進(jìn)未來產(chǎn)業(yè)培育等方面，進(jìn)一步聚力加快發(fā)展，爭取取得更多技術(shù)、應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化成果。

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